2.4. Особенности базирования заготовок, обрабатываемых в автоматизированном производстве

Выбор технологических баз и определение последовательности обработки поверхностей детали является наиболее ответственным этапом разработки технологического процесса. Правильность при­нятия решения на этом этапе технологического проектирования во многом определяет достижение требуемой точности детали в про­цессе ее изготовления и экономичность технологического про­цесса.

Выбор технологических баз основан на выявлении и анализе функционального назначения поверхностей детали и установлении соответствующих размерных связей, определяющих точность положения одних поверхностей детали относительно других. Выпол­нение такого анализа требует полного и четкого понимания задач служебного назначения детали.

Следует различать выбор технологических баз для обработки большинства поверхностей детали и выбор технологических баз на первой или на первых операциях, когда создаются базы для выполнения большинства операций технологического процесса. В первую очередь необходимо выбирать технологические базы для обработки большинства поверхностей детали, а затем базы для первой или первых операций.

Для корпусных деталей машин характерным является наличие нескольких комплектов вспомогательных баз, образуемых соче­танием различных геометрических поверхностей, которые опреде­ленным образом связаны с основными базами детали и между собой

Анализ функционального назначения различных поверхностей детали и размерных связей между ними позволяет определить по­верхности, относительно которых задано положение большинства других поверхностей, и выявить поверхности, к которым предъ­являют наиболее жесткие технические требования, необходимость выполнения которых во многом определяет принимаемые решения.

Проведение такого анализа можно сделать наглядным и су­щественно облегчить путем построения графа связей поверхностей детали. Для этого поверхности детали обозначают индексами из определенных букв О, В, К, С и цифр, которые устанавливают функциональное назначение поверхности и ее номер. Буквы, входящие в индекс, обозначают поверхности: основных баз — О, вспомогательных баз — В, крепежных и резьбовых отверстий — К, свободные поверхности детали, включая и необрабатываемые,— С. Поверхности основных баз нумеруют в порядке уменьшения числа располагаемых на них опорных точек. Например, 01 — установочная база, 02 — направляющая или двойная опорная, 03 — опорная база. Для остальных поверхностей цифры обозна­чают последовательность их нумерации. Построение графа связей поверхностей начинают с нанесения узлов, обозначающих опре­деленные поверхности детали. Затем узлы соединяют ребрами, которые обозначают наличие размерных и угловых связей между соответствующими поверхностями детали. Размерные связи на­носят сплошными линиями, а угловые — штриховыми со стрелкой, направленной в сторону базы. На ребрах могут быть про­ставлены также номиналы и допуски соответствующих размеров и относительных поворотов поверхности детали.

На рис. 2.8. и 2.9. показаны примеры построения графа связей К поверхностей соответственно для корпусов механизма перемеще­ния пиноли и сверлильной головки. Анализ приведенных связей показывает, что положение главных отверстий в других обрабатываемых поверхностей определяется по отношению к основным базам корпуса.

Выбирая технологические базы в первую очередь следует исходить из необходимости достижения точности относительного поворота поверхностей детали, а затем точности расстояния. Это объясняется тем, что точность относительного поворота обеспечивается на станках методами взаимозаменяемости, что практически исключает возможность коррекции, а точность рас­стояния — методом регулировки, при котором возможна компен­сация отклонений.

Для достижения требуемой точности детали наиболее корот­ким путем в качестве технологических баз для выполнения боль­шинства операций следует выбирать поверхности детали, от которых задано положение большинства других поверхностей. Обычно положение большинства поверхностей детали задают согласно служебному назначению относительно ее основных баз. В соответствии с этим в качестве технологических баз для обработки большинства поверхностей выбирают, как правило, основные базы детали.

Для корпуса механизма перемещения пйнолй (см. рис. 2.8, а) такими базами являются плоскость 01 и два отверстия 02, 03. А для корпуса сверлильной головки технологическими базами для большинства операций являются плоскость основания 01 и плоскости 02, 03, образующие координатный угол (см. рис. 2.8, б). Если при обработке отверстия в корпусе сверлильной головки в качестве установочной технологической базы взять противолежащую поверхность В2, то возникают более длинные технологические размерные цепи (рис. 2.8, д). Точность параметров, определяющих положение отверстия В1 относительно плоскости 01, в этом случае будет зависеть от точности, получаемой на двух операциях: при обработке плоскости В2 и при растачивании отверстия В1 (рис. 2.8, е)

Необходимость получения за­ставит уменьшить допуски на межоперационные размеры: Од­нако выполнить это не всегда возможно. Таким образом, необ­ходимо стремиться к тому, чтобы на основе принципа единства баз наиболее ответственные параметры точности детали с жесткими допусками были получены при обработке как замыкающие звенья технологической системы одного станка.

Обработка большинства поверхностей детали с одних и тех же технологических баз означает использование координатного ме­тода получения точности размеров. Использование этого метода имеет особо важное значение для достижения требуемой точности относительных поворотов поверхностей детали. При координатном методе исключается влияние погрешности установки детали на точность относительных поворотов поверхностей детали, обраба­тываемых с одной установки. Использование на операциях механической обработки реза­нием основных баз детали в качестве технологических, а затем в процессе контроля в качестве измерительных означает наиболее полное соблюдение принципа единства баз. Однако от использо­вания координатного метода, реализуемого путем соблюдения единства баз, в ряде случаев приходится отходить. Это связано с необходимостью получения высокой точности размеров, задан­ных от поверхностей, которые не являются основными базами детали. В качестве новых технологических баз в этом случае выбирают те поверхности, от которых непосредственно заданы требуемые размеры. Это означает переход от координатного метода получения размеров к цепному, что позволяет уменьшить число звеньев технологических размерных цепей.

В отдельных случаях в конструкции корпуса основные базы расположены так, что трудно осуществить правильное силовое замыкание. Недостаточные габаритные размеры основных бази­рующих поверхностей также приводят к появлению значительной погрешности установки, что не позволяет использовать основные базы детали в качестве технологических. Отличительными гео­метрическими признаками поверхностей, выбираемых в качестве технологических баз, являются наибольшие габаритные размеры поверхности установочной базы, наибольшая протяженность по­верхности направляющей базы и наименьшие габаритные размеры поверхности опорной базы. Соблюдение этих условий позволяет значительно уменьшить влияние погрешности установки детали на точность обработки. В тех случаях, когда основные базирую­щие поверхности корпусной детали не отвечают указанным тре­бованиям и неудобны для установки детали на .станках, прихо­дится создавать искусственные технологические базы в виде специальных приливов и платиков.

Решив задачу выбора баз для обработки большинства поверх­ностей детали, необходимо определить технологические базы для выполнения первой или первых операций технологического про­цесса. На первой или первых операциях обрабатывают поверх­ности, которые затем используют в качестве технологических баз на большинстве последующих операций технологического про­цесса. При выборе технологических баз на первой операции, имеющей особое значение, необходимо исходить из решения сле­дующих задач:

1. Установление требуемых связей, определяющих расстоя­ния и повороты получаемых в результате обработки поверхностей, в необрабатываемыми свободными поверхностями детали.

2. Обеспечение равномерного распределения фактического при­пуска на поверхностях детали, подлежащих обработке.

Если первая задача определяется техническими условиями, вытекающими из служебного назначения детали, то вторая задача определяется главным образом требованиями технологии. Пра­вильное решение ее позволяет значительно уменьшить число необходимых переходов и операций технологического процесса, что имеет особо важное значение для повышения эффективности использования дорогостоящего станочного оборудования.

Выявив и четко сформулировав в каждом конкретном случае стоящие задачи, необходимо с учетом их важности установить определенный приоритет их решения. В большинстве случаев возможно несколько вариантов решения этих задач, и для на­хождения предпочтительного решения необходимо проанализи­ровать различные схемы базирования детали путем выявления и расчета возникающих технологических размерных связей. Для этого в первую очередь необходимо найти то место в технологиче­ском процессе, где поставленная задача находит свое окончатель­ное решение. В большинстве случаев результат выбора определен­ной схемы базирования детали на первой операции проявляется не в начале, а на последующих этапах технологического процесса. Например, если стоит задача обеспечения требуемой точности положения обрабатываемой поверхности относительно свободных необрабатываемых поверхностей, то ее решение следует искать на операции окончательной обработки данной поверхности. Если же стоит задача обеспечения равномерного припуска при обработке определенной поверхности детали, то ее решение проявляется уже на первом этапе обработки этой поверхности. Определив в технологическом процессе место решения задачи, т. е. место получения замыкающего звена, необходимо выявить все составляющие звенья этой технологической размерной цепи. Это означает, что следует найти те межпереходные размеры, полученные на данной и предшествующих операциях, и те размеры за­готовки, которые влияют на точность замыкающего звена.

Цепочку искомых межпереходных размеров выявляют, идя от обработанной поверхности к соответствующей технологической базе на данной операции и далее от базы к поверхности, от кото­рой она была получена на предшествующей операции, и т.д. Осуществляя таким образом последовательный переход от дан­ной операции к началу технологического процесса, доходят до поверхности заготовки, которую используют в качестве тех­нологической базы на первой операции. Если при этом искомая технологическая размерная цепь оказывается не замкнутой, то ее построение завершают одним или несколькими размерами, при­надлежащими заготовке, которые связывают технологические базы на первой операции и поверхность заготовки, от которой задано исходное (замыкающее) звено.

По­строение технологического про­цесса изготовления деталей на многоцелевых стан­ках и автоматизированных участках имеет свои особен­ности. Выявление и учет этих особенностей имеют важное значение для достижения тре­буемой точности детали и эффективного использования дорого­стоящего станочного оборудования.

Одной из главных особенностей построения технологических процессов на многоцелевых станках и автоматизированных уча­стках является максимальная концентрация последовательно вы­полняемых по программе технологических переходов с примене­нием различного режущего инструмента при наиболее полном использовании принципа единства баз. Важным техно­логическим преимуществом является достижение высокой точ­ности относительного положения поверхностей заготовки, обра­батываемых с одной установки при использовании различного режущего инструмента. Объясняется это следующим.

1. При обработке нескольких поверхностей с одной установки погрешность установки не влияет на точность их относительного положения.

2. Геометрическая точность станка и точность позициониро­вания обеспечивают высокую точность и стабильность статической настройки, получаемой в автоматическом цикле по заданной программе.

Применение многоцелевых стан­ков и автоматизированных уча­стков значительно расширяет воз­можности выполнения полной обработки детали с одной уста­новки при базировании ее по не­обрабатываемым поверхностям. Структура построения технологи­ческого процесса в этом случае существенно упрощается. Полная обработка детали может быть выполнена на одном или нескольких (двух, трех) многоцелевых станках. Обработка осуществляется без перезакрепления заготовки на одном спутнике, который после­довательно переходит с одного станка на другой. При выборе технологических баз необходимо исходить из задач, решаемых на первой операции, — достижение требуемого положения обра­батываемых поверхностей относительно необрабатываемых и обес­печение равномерного припуска по обрабатываемым поверхно­стям. Выполнение на станках рабочих переходов происходит в такой последовательности: вначале производят предварительное и окончательное фрезерование плоских поверхностей, затем свер­лятся главные отверстия, зенкеруются, растачиваются и развер­тываются, а в заключение сверлятся мелкие отверстия, зенкером снимаются фаски и нарезается метчиками резьба.

Для исключения влияния погрешности установки наиболее ответственные поверхности детали, между которыми проставлены жесткие допуски, следует обрабатывать на одном станке с одной установки спутника. Это относится в первую очередь к обработке главных отверстий, где необходимо обеспечить требуемую точ­ность относительных поворотов и межцентровых расстояний, к получению торцовых поверхностей, расположенных перпенди­кулярно к осям главных отверстий, а также к обработке комплекта основных баз детали и получению поверхностей вспомогательных баз, требующих точного расположения относительно основных баз детали.

Если обработка детали с одной установки не возможна, то в структуру выполнения технологического процесса включают следующие этапы.

1. Обработка на первой операции комплекса поверхностей, используемых в дальнейшем в качестве технологических баз для получения большинства поверхностей детали.

2. Обработка практически всех поверхностей детали с общих технологических баз, полученных на первой операции.

Таким образом, между первым и вторым этапом происходит организованная смена баз, т. е. переустановка детали на обрабо­танные поверхности. В качестве общих технологических баз могут быть приняты как основные базы детали, так и другие удобные для этого поверхности, геометрические параметры кото­рых отвечают требованиям выбора баз детали. Для создания удобных технологических баз на детали иногда предусматривают специальные технологические приливы, платики, которые обра­батывают на первой операции. Наиболее удобными технологиче­скими базами для большинства операций являются:

три плоскости, образующие координатный угол — базирование по трем плоскостям;

плоскость и два отверстия, материализующие схему базирования по плоскости и двум штырям;

плоскость и одно отверстие сравнительно большого диаметра, обеспечивающие схему базирования по плоскости, центриру­ющему бурту и опорной базе.

Эти схемы базирования получили наибольшее распространение. Таким образом, основной задачей первой операции при изготовле­нии деталей на автоматизированных участках является подго­товка удобных технологических баз, обеспечивающих возможность осуществления всей последующей обработки поверхностей деталей с единых поверхностей. Решение этой задачи обеспечивает наи­более полное использование принципа единства баз, в результате чего до минимума сокращается влияние погрешности установки на точность обработки.

Базирование корпусной детали на первой операции по созда­нию технологических баз можно осуществлять путем предвари­тельной выверки детали по разметке. Возможна также установка заготовки на спутник без нанесения разметки, а путем выверки ее положения с помощью координатно-измерительных машин. В тех случаях, когда возможно получить точные заготовки, можно выполнять операцию по подготовке баз без применения разметки, т. е. осуществлять базирование по необработанным поверхностям. В отличие от обычного производства, в данном слу­чае имеет место упрощенная разметка корпусных деталей, которая выполняется на одной из первых операций и используется только для достижения требуемой точности установки заготовки на спутнике. Иными словами, разметка используется для совмеще­ния начала отсчета детали с началом отсчета координатной си­стемы спутника и приспособления. В зависимости от решаемых технологических задач выбираемые базы разметки позволяют добиться равномерного распределения припуска при обработке главных отверстий сравнительно нежестким консольным инстру­ментом или обеспечить равномерность толщины требуемой стенки или буртика с учетом достижения требуемой точности положения обрабатываемых поверхностей относительно поверхностей, не подлежащих обработке. Правильное решение этих задач позволяет уменьшить число необходимых переходов, что повышает эффек­тивность использования дорогостоящего оборудования.